超声导波在杆件中传播时的频散特性

Dispersion characteristics of ultrasonic guided waves as they propagate in rods

基于超声导波的损伤监测作为时下热门的研究方向,得到了越来越多的科研人员的重视,而关于导波在杆件中的传播特性则是关乎检测损伤成败的基础性的重要课题。本文总结归纳了导波在杆状固体中传播情况的理论推导,得到了导波不同传播模态的频率方程。针对频率方程是超越方程无法求出精确的解析解的问题,本文利用MATLAB用数值解的方法求解频散方程,首先得到频率和波数的关系,然后绘制各个模态传播的相速度和群速度的频散曲线。从各个模态的群速度随着导波中心频率的变化情况可以发现,随着频率的提高,导波在杆件中会出现越来越多的模态,各个模态的波混在一起,不利于从接收到的信号中分析损伤信息,因此,根据频散曲线选取合适频率的激励信号对利用导波监测损伤至关重要。